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地震动盆地放大效应与盆地深度关系研究

王建龙  
【摘要】:我国有许多大中城市位于盆地环境之中,伴随着我国城市现代化建设的快速发展,城市中出现了越来越多的中高层建筑、大跨度城市立交桥等自振周期较长的工程结构。国内外多次大地震的震害调查结果和强震观测均表明:盆地会显著地放大长周期地震动,增加地震动持时,对自振周期较长的工程结构造成比较严重的破坏。然而我国现行的建筑抗震设计规范和地震动预测方程还没有针对地震动盆地放大效应做出特别的考虑,这无疑降低了盆地内建筑物的抗震设防标准。盆地效应涉及的影响因素是很多很复杂的,针对地震动盆地放大效应与盆地深度之间的相关性,本文主要完成了以下几个方面的工作:1.总结现有盆地效应研究进展和方法,将我国学者提出并完善的结合透射边界的解耦的近场波动有限元数值模拟方法用于地震动盆地放大效应研究,直接在盆地底部输入地震动,实现了直接从盆地本身出发刻画地震动盆地放大效应的研究思路。2.作为尝试性的定性研究,分析了小“方形”,“倒凸形”和“曲边形”理想盆地模型的地震动响应特点,揭示了地震动盆地放大效应与盆地深度之间较好的相关性,这与现有一些研究成果的结论是一致的。3.为了更直接地服务于抗震设计规范的修编工作,本研究将盆地浅表的软弱土层剥离掉,不考虑盆地浅表的场地效应,重点研究由于盆地的存在导致的盆地内外软硬基岩之间的地震动放大效应,定义盆地放大系数为盆地内场点地震动加速度反应谱一定周期值与盆地外场点地震动加速度反应谱对应周期值的比值。建立三类理想二维盆地模型,输入台北盆地和渭河盆地周围基岩台站所获得的实际地震记录,研究了实际地震记录作用下盆地对地震动加速度反应谱的放大系数,对大量的计算结果进行了简单的线性和二次曲线拟合分析,得到了初步的加速度反应谱一定周期(1.0s-8.Os)值盆地平均放大系数与盆地深度之间的简单关系。4.研究分析了国内外盆地效应典型的研究成果,重点分析了不同研究所定义的盆地放大系数之间的差异,一定程度上,本文盆地放大系数的含义与利用实际地震记录结合地震动预测方程和实际地震记录标准谱比法得到的盆地放大系数是一致的。最后搜集了“南北地震带”范围内5个盆地的现有数据资料,给出了这5个实际盆地加速度反应谱1.0s周期值盆地放大系数分布图,为这些盆地城市未来的防震减灾规划中考虑盆地效应,提供了一定的参考。


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